学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

GaN和ZnO半导体化合物的合成与表征

作　者: 翟雷应
导　师: 贾虎生
学　校: 太原理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 半导体氮化镓氧化锌纳米线四足晶须六方纤锌矿结构
分类号: TN304
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 224次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

半导体纳米材料所具有的各种量子效应和其独特的性质，使其在未来的各种光、电、机械等功能器件中有着广阔的应用前景。用半导体材料制成的纳米线和碳纳米管等一维纳米材料因其具有独特的光学、电学性能，可以作为理想的纳米尺度电子和光学器件，因此半导体低维材料的研究引起了人们极大的兴趣。 GaN和ZnO在半导体材料的研究中占有重要地位，两者在光学及光电化学方面都有着很优异的性能及广泛的应用。本论文主要以这些半导体材料为研究对象，使用较为简便的工艺流程和反应系统对这些材料的低维纳米结构进行合成。通过XRD、FESEM、HRTEM、EDS和PL谱等测试手段对样品进行了超微结构、物性及光学性能等特性的表征，对各种生长条件下不同材料的生长机理进行深入的分析和探讨。通过测试结果，不断优化制备工艺，提高产品性能。以我们用Ga₂O₃作为镓源，氨气作为氮源，利用氨化反应法，无任何催化剂的条件下在Si衬底上合成了GaN纳米线。纳米线平直光滑，直径在5-20nm，长度大于30μm，单根纳米线直径均匀。HRTEM分析表明：纳米线以VS机理生长，生长方向为[001]晶向；纳米线表面光滑没

全文目录

第一章绪论  12-42
  1.1 引言  12
  1.2 纳米材料  12-15
    1.2.1 纳米材料特性  13-14
    1.2.2 纳米科技的基本内涵  14-15
  1.3 半导体纳米材料的性质与应用  15-18
    1.3.1 半导体材料的分类  15-16
    1.3.2 半导体纳米材料  16-18
  1.4 低维半导体材料的研究概况  18-20
    1.4.1 低维半导体材料的基本概念  18-19
    1.4.2 低维半导体材料的制备  19-20
  1.5 氮化镓材料的应用及其发展  20-29
    1.5.1 GaN基第三代半导体材料  20-21
    1.5.2 Ⅲ-Ⅴ族氮化物材料  21-23
    1.5.3 GaN材料的研究历史  23-24
    1.5.4 GaN基材料的基本特性  24-26
    1.5.5 Ⅲ-Ⅴ族氮化物的外延生长  26-28
    1.5.6 衬底的选择  28-29
  1.6 氧化锌材料的应用及其发展  29-35
    1.6.1 ZnO材料的基本特性及应用  29-31
    1.6.2 ZnO材料的研究进展  31-32
    1.6.3 低维 ZnO纳米材料的研究进展  32-35
  1.7 半导体器件的研究进展  35-40
    1.7.1 GaN基发光器件介绍  35-36
    1.7.2 GaN基LEDs  36-37
    1.7.3 GaN基LDs  37-38
    1.7.4 GaN基电子器件  38
    1.7.5 GaN基紫外光探测器  38-39
    1.7.6 GaN基光电器件的应用前景及展望  39-40
  1.8 本文选题意义  40-42
第二章氮化镓纳米材料的制备和表征  42-68
  2.1 引言  42-43
  2.2 高纯度氮化镓纳米线的制备及表征  43-52
    2.2.1 实验设备及测试仪器  43-44
    2.2.2 样品的制备  44-45
    2.2.3 样品的表征  45
    2.2.4 结果与讨论  45-52
      2.2.4.1 物相、成分分析  45-46
      2.2.4.2 场发射电镜(FESEM)分析  46-47
      2.2.4.3 高分辨透射电镜(HRTEM)分析  47-48
      2.2.4.4 PL谱分析  48-49
      2.2.4.5 基本理论及机理探讨  49-52
  2.3 催化剂法合成氮化镓纳米线  52-59
    2.3.1 实验方法  52-53
    2.3.2 X射线衍射分析  53
    2.3.3 场发射扫描图像分析  53-54
    2.3.4 高分辨图像观察  54-55
    2.3.5 EDS谱图分析  55-56
    2.3.6 生长机理分析  56-59
  2.4 氮化镓纳米带的制备  59-62
    2.4.1 实验方法  59
    2.4.2 扫描电镜图像测试  59-60
    2.4.3 高倍 FESEM图像  60-61
    2.4.4 EDS分析  61
    2.4.5 生长机理初步分析  61-62
  2.5 氮化镓其它结构的合成  62-64
    2.5.1 制备工艺过程及形貌测试  62-63
    2.5.2 制备工艺过程及形貌测试  63-64
  2.6 氮化镓薄膜的工艺探索  64-66
  2.7 本章小结  66-68
第三章氧化锌纳米材料的制备和表征  68-86
  3.1 引言  68-69
  3.2 水热法制备氧化锌纳米棒  69-78
    3.2.1 背景介绍  69
    3.2.2 使用试剂及装置  69-70
    3.2.3 样品的制备  70
    3.2.4 样品的表征  70-71
    3.2.5 结果与讨论  71-78
      3.2.5.1 XRD图谱  71
      3.2.5.2 微观结构与形貌观察  71-72
      3.2.5.3 HRTEM图像观察  72
      3.2.5.4 生长机理初步分析  72-76
      3.2.5.5 PL谱分析  76-77
      3.2.5.6 EDS分析  77-78
      3.2.5.7 红外光谱分析  78
  3.3 碳热还原法制备氧化锌材料  78-85
    3.3.1 介绍  78-79
    3.3.2 ZnO晶体的制备  79-80
    3.3.3 产物的表征  80
    3.3.4 XRD分析  80
    3.3.5 微观形貌与结构分析  80-82
    3.3.6 生长机理的初步探讨  82-84
    3.3.7 光学性能分析  84-85
    3.3.8 EDS图谱分析  85
  3.4 本章小结  85-86
第四章总结与展望  86-89
参考文献  89-99
致谢  99-100
攻读学位期间发表的学术论文、专利目录  100

GaN和ZnO半导体化合物的合成与表征

内容摘要

全文目录

相似论文